大学物理惯性动量和牛顿定律.ppt
ch2,第二章 动量守恒和质点动力学,力学,运动学,动力学,牛顿定律,守恒定律,动量守恒定律,机械能守恒定律,角动量守恒定律,基础地位,普适,惯性、动量、动量守恒 牛顿定律(Newtons Laws of Dynamics),牛顿(Isaac Newton,16421727),重要贡献有万有引力定律、经典力学、微积分和光学。万有引力定律：总结了伽利略和开普勒的理论和经验，用数学方法完美地描述了天体运动的规律。牛顿运动三大定律：自然科学的数学原理(1687)中含有牛顿运动三条定律和万有引力定律，以及质量、动量、力和加速度等概念。光学贡献：牛顿发现色散、色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说。反射式望远镜的发明(1668),英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的奠基人。,“我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。”,ch2,2-1 惯性定律和惯性系,一、牛顿第一定律(the principle of inertia),任何物体，只要没有外力改变它的状态，便会永远保持静止或匀速直线运动的状态,伽利略的理想实验,If an object is left alone,is not disturbed,it continues to move with a constant velocity in a straight line if it was originally moving,or it continues to stand still if it was just standing still.,ch2,二、几点说明,1.牛顿第一定律给出了惯性(inertia)的概念惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性,2.牛顿第一定律给出了力的作用改变物体的运动状态,3.牛顿第一定律定义了一种特殊的参考系惯性参考系,基本的惯性系：固定在地面上的参考系 各惯性系之间没有加速运动,惯性和物质的惯性质量成正比,ch2,2-2 质量 动量和动量守恒定律,一、一个理想实验-两质点间的相互作用,四点结论,ch2,二、惯性质量（mass）,惯性质量,千克原器,三、动量（momentum）动量守恒定律,反映质点惯性的大小,1.动量,单位：kgm/s,ch2,2.动量守恒定律（Conservation of Momentum）,一系统由两个质点组成，如果这两个质点只受到它们之间的相互作用（孤立系），则这系统的总动量保持恒定，即,3.动量守恒定律的普适性,中微子的发现,ch2,选好系统 电子中微子剩余原子核判断守恒条件确定初末态动量建立坐标系求解讨论,例题2.1求衰变中原子核剩余部分的反冲动量的大小和方向,中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到，大小未知；其次，它的反粒子是它自己还是另外一种粒子；第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关；第四，它有没有磁矩；等等。因此，中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。,ch2,2-3 力 冲量和动量定理,一、力的定义 牛顿第三定律,动量守恒,一般写作,牛顿第三定律,相互作用（力）的量度：在单位时间内传递的动量,（1）几个基本概念：系统 外界 内力 外力,ch2,二、力的叠加原理 质点系动量守恒的条件,1.力的叠加原理,每个质点i所受到的力Fi，等于所有其他质点j对它的作用力Fij的矢量和，即,2.质点系动量守恒的条件,（2）质点系动量定理的微分形式,ch2,如果系统所受到的合外力为零，则系统的动量守恒,（3）质点系动量守恒的条件,三、牛顿第二定律,质点的动力学方程,若选择的系统只包含一个质点，在非相对论情况下,ch2,四、冲量和动量定理,积分形式,微分形式,冲量,平均冲击力,动量定理：一段时间内质点动量的增量，等于在此时间间隔内作用在该质点上的冲量。,ch2,例题2.2火箭运动的基本原理,选好系统 火箭分析受力，判断守恒条件 忽略重力和空气阻力建立坐标系确定初末态动量 mv求解讨论,ch2,“长征”3号甲火箭全长52.52米，是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，第三级为液氢液氧燃料。第三级直径3米，推进剂17.6吨。整个起飞重量240吨，起飞推力300吨，同步转移轨道的运载能力26吨，是中国目前高轨道上运载能力最大的火箭，具有一箭多星和适应多种轨道卫星发射要求的能力。,ch2,例题2.3重锤从高度h=1.5m处自由下落，与工件碰撞后的末速度为零，求平均冲击力与重力的比值,选好系统 重锤判断受力 受重力和工件给的冲击力确定初末态动量 mv 0建立坐标系求解讨论,F,mg,本章习题：2 1，2，5，9，10，11，14，17，19，23,ch2,关于理想实验,理想实验是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法,伽利略的理想实验,爱因斯坦的理想实验同时的相对性,伽俐略得到的结论，打破了自亚里士多德以来1000多年间关于受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了基础。,当两道闪电同时下击一条东西方向的铁路轨道时，对于站在两道闪电正中间的铁道旁边的一个观察者来说，这两道闪电是同时发生的；但是，对于乘坐一列由东向西以高速行进的火车中的第二个观察者来说，他看到西方的闪电到达他的眼里的时间要早一点。由此可见同时性的相对性。,ch2,爱因斯坦的理想实验惯性质量和引力质量的等同性,在自由下落的升降机里，一个人从口袋中拿出一块手帕和一块表，让它们从手上掉下来，如果没有任何空气阻力或摩擦力，那么在他自己看来，这两个物体就停在他松开手的地方；但是，在升降机外面的观察者看来，则发现这两个物体以同样的加速度向地面落下。这个实验揭露了引力质量和惯性质量的相等。,海森堡的理想实验测不准关系,海森堡用来推导测不准关系的电子束的单缝衍射实验，也是一种“理想实验”。因为，中等速度的电子的波长约为10-8cm左右，这跟原子之间的距离属于同一个数量级。所以要想制成能够使电子发生衍射的单缝，首先就必须做到把单缝周围的所有原子之间的空隙都给堵死，实际上这是做不到的。,
